Выявлены ключевые ферменты для синтеза фитоалексинов, обеспечивающих устойчивость бананов к болезням

Бананы — важнейшая сельскохозяйственная культура, но их урожайность находится под угрозой из-за болезней, особенно фузариозного увядания, вызываемого грибком Fusarium oxysporum. Традиционные методы борьбы, включая химические пестициды, несут экологические риски и не всегда эффективны.

Дикие родственники банана, обладающие большим генетическим разнообразием и более высокой концентрацией защитных соединений, предлагают потенциальные решения. Исследователи из Jiangsu Key Laboratory for the Research and Utilization of Plant Resources и их коллеги опубликовали исследование в журнале Horticulture Research.

Учёные собрали почти полный геном дикого родственника банана Musella lasiocarpa, чтобы изучить биосинтез фитоалексинов класса фенилфеналенонов (PhPN). Исследование выявило три новых O-метилтрансферазы (OMT), участвующих в усилении противогрибковых свойств этих соединений, что открывает путь для создания устойчивых к болезням сортов банана.

С помощью передовых геномных методов команда собрала высококачественный геном Musella lasiocarpa. Интегрировав транскриптомные и метаболомные данные, они идентифицировали гены-кандидаты, вовлечённые в биосинтез PhPN.

Филогенетический анализ и ферментативные тесты in vitro позволили охарактеризовать три новых фермента: Ml01G0494, Ml04G2958 и Ml08G0855. Эти OMT играют значительную роль в метилировании PhPN, что усиливает их активность против Fusarium oxysporum.

В частности, Ml08G0855 оказался многофункциональным ферментом, воздействующим на несколько гидроксильных групп в структурах PhPN. Исследование показало, что метилирование PhPN значительно повышает их противогрибковые свойства, предоставляя потенциальный генетический ресурс для улучшения устойчивости бананов с помощью молекулярной селекции.

Доктор Юй Чэнь, один из авторов исследования, отметил: «Эта работа даёт ключевое понимание генетической основы устойчивости бананов к болезням. Понимая и используя пути биосинтеза фитоалексинов-фенилфеналенонов, мы можем создавать более устойчивые сорта, обеспечивая лучшую урожайность и устойчивость сельского хозяйства перед лицом растущих проблем».

Применение этого исследования двойственно: оно предлагает прямое использование в программах селекции бананов для повышения устойчивости с помощью молекулярных методов и закладывает основу для дальнейшего изучения роли фитоалексинов во взаимодействиях «растение-патоген».

Последствия исследования далеко идущие: оно может привести к созданию более выносливых сортов бананов, способных противостоять стрессу, вызванному изменением климата, и снизить экологическое воздействие методов борьбы с болезнями.